מחשבים קוונטיים עושים צעד משמעותי עם פריצת דרך לתיקון שגיאות

כדי שמחשבים קוונטיים יעברו מסקרנות מחקרית למכשירים שימושיים בפועל, החוקרים צריכים לקבל שליטה על השגיאות שלהם. מחקר חדש של Microsoft ו-Quantinuum עשה כעת צעד גדול בכיוון זה.

המחשבים הקוונטים של היום תקועים בחוזקה בעידן "קוונטי בקנה מידה ביניים רועש" (NISQ). אמנם לחברות הייתה מחרוזת הצלחה מסוימת מספר רב של קיוביטים יחד, הם רגישים מאוד לרעש שעלול לדרדר במהירות את המצבים הקוונטיים שלהם. זה לא מאפשר לבצע חישובים עם מספיק שלבים כדי להיות שימושי מעשי.

בעוד שחלקם טענו שעדיין ניתן להשתמש במכשירים הרועשים הללו לשימוש מעשי, הקונצנזוס הוא שתוכניות תיקון שגיאות קוונטיות יהיו חיוניות למימוש מלוא הפוטנציאל של הטכנולוגיה. אבל תיקון שגיאות קשה במחשבים קוונטיים מכיוון שקריאת המצב הקוונטי של קיוביט גורמת לקריסתו.

חוקרים המציאו דרכים לעקוף זאת באמצעות קודי תיקון שגיאות המפיצים כל סיביות של מידע קוונטי על פני קיוביטים פיזיים מרובים כדי ליצור מה שמכונה קיוביט לוגי. זה מספק יתירות ומאפשר לזהות ולתקן שגיאות בקיוביטים הפיזיים מבלי להשפיע על המידע בקיוביט הלוגי.

האתגר הוא שעד לא מזמן, ההנחה הייתה שזה יכול לקחת בערך 1,000 קיוביטים פיזיים כדי ליצור כל קיוביט לוגי. למעבדים הקוונטיים הגדולים ביותר של היום יש רק כל כך הרבה קיוביטים, מה שמרמז שיצירת מספיק קיוביטים לוגיים לחישובים משמעותיים הייתה עדיין מטרה רחוקה.

זה השתנה בשנה שעברה כאשר חוקרים מהרווארד והסטארט-אפ QuEra הראו שהם יכולים ליצור 48 קיוביטים לוגיים מ-280 פיזיים בלבד. ועכשיו שיתוף הפעולה בין מיקרוסופט ו-Quantinuum הלך צעד קדימה בכך שהראה שהם יכולים לא רק ליצור קיוביטים לוגיים אלא יכולים למעשה להשתמש בהם כדי לדכא שיעורי שגיאה בפקטור של 800 ולבצע יותר מ-14,000 שגרות ניסוי ללא שגיאה אחת.

"מה שעשינו כאן נותן לי עור ברווז", קריסטה סבור ממיקרוסופט אמר לי מדען חדש. "הראינו שתיקון שגיאות ניתן לחזור על עצמו, זה עובד וזה אמין."

החוקרים עבדו עם המעבד הקוונטי H2 של Quantinuum, המסתמך על טכנולוגיית יונים לכודים והוא קטן יחסית עם 32 קיוביטים בלבד. אבל על ידי החלת קודי תיקון שגיאות שפותחו על ידי מיקרוסופט, הם הצליחו ליצור ארבעה קיוביטים לוגיים שחוו שגיאה רק כל 100,000 ריצות.

אחד ההישגים הגדולים ביותר, מציין צוות מיקרוסופט בלוג, הייתה העובדה שהם הצליחו לאבחן ולתקן שגיאות מבלי להרוס את הקיוביטים הלוגיים. זאת הודות לגישה המכונה "חילוץ תסמונת פעילה" המסוגלת לקרוא מידע על אופי הרעש המשפיע על קיוביטים, ולא על מצבם, סבור אמר לי IEEE ספקטרום.

עם זאת, ערכת תיקון השגיאות היו חיי מדף. כאשר החוקרים ביצעו מספר פעולות על קיוביט לוגי, ולאחר מכן תיקון שגיאות, הם גילו שבסיבוב השני שיעורי השגיאות היו רק מחצית מאלה שנמצאו בקיוביטים הפיזיקליים ובסיבוב השלישי לא הייתה השפעה מובהקת סטטיסטית.

ועד כמה שהתוצאות מרשימות, צוות מיקרוסופט מציין בפוסט בבלוג שלו שיצירת מחשבים קוונטיים חזקים באמת תדרוש קיוביטים לוגיים שעושים שגיאות רק פעם אחת בכל 100 מיליון פעולות.

ללא קשר, התוצאה מסמנת קפיצה מסיבית ביכולות לתיקון שגיאות, ש-Quantinuum טענה ב- הודעה לעיתונות מייצג את תחילתו של עידן חדש במחשוב קוונטי. למרות שזה עשוי להקפיץ מעט את האקדח, זה בהחלט מצביע על כך שייתכן שיהיה צורך לעדכן את לוחות הזמנים של אנשים מתי נשיג מחשוב קוונטי סובלני לתקלות.

תמונת אשראי: Quantinuum H2 מחשב קוונטי / Quantinuum

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://singularityhub.com/2024/04/04/quantum-computers-take-a-major-step-with-error-correction-breakthrough/